QCM : Méthodes physiques d’analyse : pH (6 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Quelle caractéristique décrit le pH et son lien avec les ions oxonium dans une solution ?

Une grandeur sans unité liée à la concentration en ions oxonium par un logarithme négatif
Une grandeur sans unité liée à la concentration en ions oxonium par un logarithme positif
Une concentration en ions oxonium exprimée en mol·L⁻¹ et calculée par un logarithme négatif
Une concentration en ions oxonium exprimée en mol·L⁻¹

Une grandeur sans unité liée à la concentration en ions oxonium par un logarithme négatif

Explication

Le pH est sans unité et se définit à partir du logarithme négatif de la concentration en ions oxonium rapportée à la concentration standard. L’option qui lui attribue une unité confond le pH avec une concentration, tandis que le logarithme positif inverse le signe de la définition.

2. Une solution a un pH de 4,0. Quelle est sa concentration en ions oxonium, avec C∘=1 mol⋅L−1C^\circ=1\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}} ?

4 mol⋅L−14\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}
1×10−4 mol⋅L−11\times10^{-4}\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}
1×104 mol⋅L−11\times10^{4}\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}
1×10−3 mol⋅L−11\times10^{-3}\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}

$$1\times10^{-4}\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}$$

Explication

On applique [H3O+]=C∘×10−pH[\mathrm{H_3O^+}]=C^\circ\times10^{-\mathrm{pH}} : avec un pH de 4,0, la concentration vaut 1×10−4 mol⋅L−11\times10^{-4}\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}. L’exposant positif oublie le signe négatif, la valeur 4 confond pH et concentration, et 10−310^{-3} décale l’exposant.

3. Une solution acide de pH 2 est diluée par un facteur 10. Quelle évolution du pH faut-il prévoir ?

Le pH diminue d’une unité
Le pH reste inchangé
Le pH augmente de deux unités
Le pH augmente d’une unité

Le pH augmente d’une unité

Explication

Chaque dilution par un facteur 10 d’une solution acide augmente son pH d’une unité. Une variation de deux unités double l’effet attendu, une baisse inverse le sens de l’évolution et l’absence de variation néglige l’effet de la dilution.

4. Une solution acide de pH 3,63{,}6 est diluée 10 fois. Quel est le pH de la solution obtenue ?

2,62{,}6
5,65{,}6
4,64{,}6
3636

$$4{,}6$$

Explication

Après une dilution par un facteur 10, pH2=pH1+1\mathrm{pH}_2=\mathrm{pH}_1+1 ; ainsi 3,6+1=4,63{,}6+1=4{,}6. Le résultat 2,62{,}6 inverse la variation, 3636 multiplie le pH par dix et 5,65{,}6 ajoute deux unités.

5. Un laboratoire doit déterminer avec la meilleure précision le pH d’un échantillon aqueux. Quel dispositif doit-il utiliser ?

Un conductimètre muni d’une cellule de mesure de conductivité
Un papier indicateur coloré comparé à une échelle de teintes
Un pH-mètre muni d’une sonde à électrode métallique simple
Un pH-mètre muni d’une sonde à électrode de verre combinée

Un pH-mètre muni d’une sonde à électrode de verre combinée

Explication

La mesure la plus précise du pH se réalise avec un pH-mètre muni d’une sonde à électrode de verre combinée. Le papier coloré donne une estimation, l’électrode métallique ne correspond pas au dispositif indiqué et le conductimètre mesure la conductivité.

6. À 25 °C, une solution présente un pH de 8,2. Comment la classe-t-on ?

Comme une solution acide
Comme une solution basique
Comme une solution dont la classification est indéterminée
Comme une solution neutre

Comme une solution basique

Explication

À 25 °C, une solution est basique lorsque son pH est supérieur à 7. La classification acide correspond à un pH inférieur à 7, tandis que la neutralité correspond à un pH égal à 7.

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Qu’est-ce que le pH d’une solution ?

C’est une grandeur sans unité liée à la concentration en ions oxonium.

Quelle formule définit le pH à partir des ions oxonium ?

pH=−log⁡([H3O+]C∘)\mathrm{pH}=-\log\left(\frac{[\mathrm{H_3O^+}]}{C^\circ}\right)

Quelle valeur vaut la concentration standard C∘C^\circ ?

1 mol⋅L−11\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}

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